Tonos vibrantes de amarillo, naranja, y el rojo se mueven en ondas por la pantalla. Aunque la pantalla parece arte psicodélico, en realidad, proporciona información médica altamente técnica:la actividad eléctrica de un corazón que late teñido con tintes sensibles al voltaje para detectar lesiones o enfermedades.

Estos tintes sensibles al voltaje fueron desarrollados y patentados por investigadores de UConn Health, que ahora se han embarcado en la comercialización de su producto para uso industrial y académico.

Las señales eléctricas o voltajes son fundamentales en la función natural del tejido cerebral y cardíaco, y la señalización eléctrica interrumpida puede ser una causa o consecuencia de una lesión o enfermedad. La medición directa de la actividad eléctrica de las membranas con electrodos no es posible para la detección de drogas o las imágenes de diagnóstico debido a su pequeño tamaño. Para hacer visible el potencial eléctrico, los investigadores utilizan sensores de voltaje fluorescentes, también conocidos como colorantes sensibles al voltaje o VSD, que hacen células, tejidos, o órganos enteros se iluminan y permiten medirlos con microscopios.

No todos los tintes responden a los cambios de voltaje de la misma manera, y existe una compensación común entre su sensibilidad y velocidad. Se pueden usar tintes más lentos para la detección de drogas con alta sensibilidad, pero no pueden medir las características de los potenciales de acción rápidos en algunos tejidos, como las células cardíacas. Los tintes rápidos se pueden utilizar para visualizar potenciales de acción, pero requieren caro, instrumentación personalizada, y no son lo suficientemente sensibles para obtener resultados cristalinos en células individuales.

Profesor de biología celular y director del Centro de Análisis y Modelado Celular de la UConn, Leslie Loew y su equipo han desarrollado nuevos tintes rápidos que también son muy sensibles, eliminando la compensación de velocidad / sensibilidad.

Moviendo ideas más allá del laboratorio

Loew y los asociados de investigación Corey Acker y Ping Yan han dedicado gran parte de sus carreras al desarrollo y caracterización de sondas fluorescentes de potencial de membrana como tintes sensibles al voltaje. El equipo incluso ha estado proporcionando sus tintes rápidos patentados a otros investigadores durante los últimos 30 años. pero solo recientemente se interesaron en comercializar su trabajo.

Para obtener más información sobre la ciencia del espíritu empresarial, aprovecharon varios de los programas locales de UConn. El primer paso de Loew y Acker hacia el espíritu empresarial comenzó en el otoño de 2016, cuando fueron aceptados en el sitio I-Corps de la National Science Foundation (NSF) de UConn, Acelere UConn. Atribuyen al programa el haberles dado una base sólida para evaluar su tecnología y estrategia comercial.

Lanzado en 2015, Accelerate UConn tiene como objetivo promover con éxito más tecnologías universitarias a lo largo del continuo de comercialización. Bajo los auspicios de la Oficina del Vicepresidente de Investigación y el Centro de Emprendimiento e Innovación de Connecticut (CCEI), Accelerate UConn ofrece a los participantes pequeñas subvenciones iniciales y una formación empresarial integral.

"La experiencia del Dr. Loew es un excelente ejemplo de cómo UConn puede transformar los descubrimientos académicos de alto potencial en productos y servicios viables con la capacitación adecuada, "dice Radenka Maric, Vicepresidente de investigación de UConn. "Accelerate UConn ayuda a nuestros profesores destacados a trasladar sus ideas más allá del laboratorio para que puedan unirse a las filas de otros empresarios y líderes industriales exitosos de Connecticut, y tener un impacto en nuestras comunidades y en la economía estatal ".

Acker dice que el programa también les ayudó a identificar una nueva y emocionante oportunidad de mercado dirigida a las empresas farmacéuticas. Estas empresas necesitan tintes que sean rápidos y sensibles para la detección de alto rendimiento de posibles dianas terapéuticas. En la detección de drogas de alto rendimiento, los científicos crean líneas celulares especiales, y luego utilizar equipos avanzados para aplicar robóticamente diferentes fármacos a placas rotativas de células. Las células se tiñen con un tinte sensible al voltaje que muestra cualquier cambio en el potencial o voltaje de la membrana después de la aplicación del fármaco con cambios en la fluorescencia. Acker estima que las empresas farmacéuticas y las organizaciones de investigación por contrato (CRO) gastan más de $ 10, 000 en estos tintes para cada estudio de una semana.

Los tintes que Loew, Acker, y Yan desarrollar también permitirá que las compañías farmacéuticas respondan a las nuevas regulaciones de detección de seguridad cardíaca de la Administración de Alimentos y Medicamentos llamadas CiPA (Ensayo integral de proarritmia in vitro).

Las regulaciones de CiPA tienen como objetivo establecer mejores formas de detectar los efectos secundarios de los nuevos medicamentos que podrían causar una arritmia cardíaca. En un componente clave de CiPA, el cribado se completa en las células cardíacas con un latido eléctrico realista. Los tintes de sensibilidad rápida del equipo de Loew podrían ofrecer a las compañías farmacéuticas opciones más efectivas que las que están disponibles actualmente. Dado que CiPA se aplica a cualquier terapia nueva, desde medicamentos para bajar de peso hasta medicamentos para la alergia, Loew y Acker anticipan una gran demanda de su tecnología.

"Inicialmente nos unimos al programa Accelerate UConn para aprender a construir un negocio para poder vender nuestros tintes rápidos existentes a otros científicos como nosotros. En su lugar, terminamos descubriendo un segmento de clientes completamente nuevo con un mayor potencial y una necesidad más urgente, ", dice Acker." Nos sentimos afortunados de haber tenido la oportunidad de participar en este programa de élite con sede aquí en UConn ".

Obtener información externa

Al seguir uno de los principios más importantes de Accelerate UConn para "salir del edificio, "Acker realizó decenas de entrevistas con expertos de la industria que usan VSD para la detección de drogas. Todos expresaron la necesidad de tintes con mayor sensibilidad, velocidad más rápida, y menos interacciones no deseadas o toxicidad con las células que se están probando.

Loew y su equipo confiaban en poder cumplir.

Loew, Acker, y los nuevos tintes de Yan mejoran los sensores actuales utilizados para la detección de drogas, que implican un sistema de dos componentes y transferencia de energía entre los componentes. Los investigadores producen tintes que utilizan un novedoso sistema VSD donde la transferencia de energía es más eficiente. resultando en más rápido, más sensible, y tintes menos tóxicos.

Loew dice que el apoyo de los programas de emprendimiento de UConn fue fundamental para transformar su descubrimiento inicial de proyecto a producto.

"Aprendimos mucho de estos programas, y todavía estamos cosechando los beneficios, ", dice Loew." Dirigirnos al cliente adecuado nos ayudó a obtener financiación adicional para la investigación a través del Fondo de Comercialización de Tecnología SPARK de UConn, y nos animó a formar una startup, Sondas potenciométricas, para hacer avanzar nuestro producto hacia el mercado.

"Llevamos más de 30 años suministrando VSD a cientos de laboratorios de investigación cardíaca y neurocientífica, ", agrega." Tenemos la esperanza de que las sondas potenciométricas aseguren que esto continúe, especialmente ahora que la demanda es alta y están surgiendo nuevas aplicaciones en el sector comercial ".

El equipo está desarrollando actualmente un nuevo sitio web que será un recurso para los investigadores que utilizan estas técnicas de imágenes de voltaje. Una vez lanzado, estará accesible en www.potentiometrics.com.

Mirando hacia el futuro

A través de su financiación de comercialización de tecnología UConn SPARK, el equipo ha podido desarrollar y probar dos nuevos tintes, y han conceptualizado algunas posibilidades adicionales. Uno de sus prototipos actuales es extremadamente prometedor, Loew dice.

Loew y Acker continúan optimizando sus tintes y buscan financiamiento de seguimiento para comercializar sus productos a través del programa de Investigación de Innovación de Pequeñas Empresas (SBIR) de NSF y BiopipelineCT, que es administrado por Connecticut Innovations.

También han seguido creciendo como emprendedores al participar en la Beca de Verano CCEI. Sondas potenciométricas fue nombrada finalista en este programa, y competirá por $ 15 adicionales, 000 en el concurso Wolff New Venture, también administrado por CCEI.

Los miembros del equipo esperan que algún día sus tintes tengan un gran impacto tanto para la industria farmacéutica como para los investigadores universitarios.

"Como académicos, "dice Loew, "Realmente no pensamos en el dinero. Estamos felices de hacer nuestra ciencia y esperamos que algún día ayude a la gente. Pero considerar las necesidades de un usuario final más allá de otros científicos conducirá potencialmente a una mayor adopción de nuestros descubrimientos, más financiación para nuestros proyectos, y, en última instancia, más avances científicos. Ese es un cambio cultural que vale la pena considerar ".